CN103825247A - 一种基于车速检测的辅助保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车速检测的辅助保护装置包括频率电压转换电路、比较电路、触发电路、锁存电路、继电器、用于采集车辆变速器输出轴的车速频率信号的信号采集装置、以及用于提供电源的电源模块，信号采集装置的输出端与频率电压转换电路的输入端相连接，频率电压转换电路的输出端与比较电路的输入端相连接，比较电路的输出端与触发电路的输入端相连接，触发电路的输出端与锁存电路的输入端相连接，锁存电路的输出端与继电器的控制端相连接，继电器与被保护设备串联连接。本发明还提供了一种基于车速检测的辅助保护方法。通过本发明可以实现对被保护设备的保护，并且结构简单、操作方便。

Description

一种基于车速检测的辅助保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种辅助保护装置及方法，具体涉及一种基于车速检测的辅助保护装置及方法。

背景技术

随着汽车电子化程度的提高，电子车速信号更广泛地被用于车辆的一些辅助设备的保护。为了避免驾驶员及乘客误操作车内开关或线路故障等引发安全及相关问题，车速保护装置在某些车辆被用于汽车电子门锁控制及取力器操作保护。

在现有的车速保护装置中，采用的技术方案为单片机微处理器加外围处理电路。该方案存在成本及可靠性方面的问题：特别是微处理器芯片。若选用商用级芯片，成本低，但是可靠性差；选用汽车级芯片，则会在可靠性高保证的同时，提高了成本。另一方面，由于微处理器接口及软件资源丰富，若用于功能简单的控制对象，则存在接口的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于车速检测的辅助保护装置及方法，该装置及方法可以通过模拟电路的方式实现对被保护设备的保护，并且结构简单、操作方便。

为达到上述目的，本发明所述的基于车速检测的辅助保护装置包括频率电压转换电路、比较电路、触发电路、锁存电路、继电器、用于采集车辆变速器输出轴的车速频率信号的信号采集装置、以及用于提供电源的电源模块，信号采集装置的输出端与频率电压转换电路的输入端相连接，频率电压转换电路的输出端与比较电路的输入端相连接，比较电路的输出端与触发电路的输入端相连接，触发电路的输出端与锁存电路的输入端相连接，锁存电路的输出端与继电器的控制端相连接，继电器与被保护设备串联连接。

还包括用于设置频率电压转换电路内的标定参数的标定电路。

所述标定电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻依次组成了第一串联电路，第一串联电路的一端接地，另一端与频率电压转换电路的标定接口相连接，第一开关与第二电阻并联连接，第二开关与第三电阻并联连接，第三开关与第四电阻并联连接，第四开关与第五电阻并联连接。

还包括用于设置比较电路内的预设电压的参数设置输入电路。

所述参数设置输入电路包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻及第十一电阻，第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻及电源模块依次组成第二串联回路，第五开关的一端与第七电阻的一端相连接，第六开关的一端与第七电阻的另一端及第八电阻的一端相连接，第七开关的一端与第八电阻的另一端及第九电阻的一端相连接，第八开关的一端与第九电阻的另一端与第十电阻的一端相连接，第九开关的一端与第十电阻的另一端相连接，第五开关的另一端、第六开关的另一端、第七开关的另一端、第八开关的另一端及第九开关的另一端相互连接后与比较电路内的预设电压输入端相连接。

所述电源模块包括保护电路以及用于将车辆上ON挡的电压转换为所需电压的转换电路。

相应的，本发明还提供了一种基于车速检测的辅助保护方法，包括以下步骤：

1)信号采集装置采集车辆变速器输出轴的车速频率信号，并将所述车速频率信号输入到频率电压转换电路中，频率电压转换电路接收所述车速频率信号，并将所述车速频率信号转换为电压信号，再将所述电压信号输入到比较电路中；

2)比较电路接收所述电压信号，并判断所述电压信号是否大于比较电路内的预设电压值，当电压信号大于或等于比较电路内的预设电压值时，则产生高电平信号；当所述电压信号小于比较电路内的预设电压值时，则产生低电平信号，然后将所述高电平信号或低电平信号输入到触发电路中，当触发电路接收到所述低电平信号时，则不产生触发信号，当触发电路接收到所述高电平信号时，则产生触发信号，再将所述触发信号输入到锁存电路中，锁存电路对所述触发信号进行锁存，再根据所述触发信号产生控制信号，并将所述控制信号输入到继电器中，继电器接收所述控制信号，并根据所述控制信号切断被保护设备的电源；

3)当给被保护设备重新供电时，并当比较电路产生低电平信号时，触发电路关闭，锁存电路关闭，被保护设备正常工作。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于车速检测的辅助保护装置及方法在根据车速对被保护设备进行保护的过程中，通过信号采集装置采集车辆变速器输出轴的车速频率信号，所述车速频率信号经频率电压转换电路转换为电压信号，比较电路将所述电压信号与其内的预设电压值进行比较，当所述电压信号大于预设电压值时，则产生高电平信号，触发电路根据所述高电平信号产生触发信号，锁存电路锁存所述触发信号，并根据所述触发信号产生控制信号，继电器即可根据所述控制信号切断被保护设备的电源，从而通过模拟电路的方法根据车速实现对被保护设备的保护，操作简单、方便，并且实用。

进一步，本发明还包括用于设置频率电压转换电路内的标定参数的标定电路，所述保定电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，在工作过程中，只需根据需要通过打开或关闭相应的开关来完成对频率电压转换电路内的标定参数的设定，结构简单，操作方便。

进一步，本发明还保护用于设置比较电路内的预设电压的参数设置输入电路，所述参数设置输入电路包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻及第十一电阻，由于本发明中比较电路通过电压的比较实现当前车速与预设车速的比较，因此在设置预设车速时，只需根据需要打开或关闭相应的开关来完成预设电压的设置，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中各信号的对比图；

图3为本发明中标定电路8的结构示意图；

图4为本发明中参数设置输入电路9的结构示意图。

其中，1为信号采集装置、2为频率电压转换电路、3为比较电路、4为触发电路、5为锁存电路、6为继电器、7为被保护设备、8为标定电路、9为参数设置输入电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的基于车速检测的辅助保护装置包括频率电压转换电路2、比较电路3、触发电路4、锁存电路5、继电器6、用于采集车辆变速器输出轴的车速频率信号的信号采集装置1、以及用于提供电源的电源模块，信号采集装置1的输出端与频率电压转换电路2的输入端相连接，频率电压转换电路2的输出端与比较电路3的输入端相连接，比较电路3的输出端与触发电路4的输入端相连接，触发电路4的输出端与锁存电路5的输入端相连接，锁存电路5的输出端与继电器6的控制端相连接，继电器6与被保护设备7串联连接。

参考图3及图4，本发明还包括用于设置频率电压转换电路2内的标定参数的标定电路8、以及用于设置比较电路3内的预设电压的参数设置输入电路9，标定电路8包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5依次组成了第一串联电路，第一串联电路的一端接地，另一端与频率电压转换电路2的标定接口相连接，第一开关K1与第二电阻R2并联连接，第二开关K2与第三电阻R3并联连接，第三开关K3与第四电阻R4并联连接，第四开关K4与第五电阻R5并联连接；所述参数设置输入电路9包括第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7、第八开关K8、第九开关K9、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10及第十一电阻R11，第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11及电源模块依次组成第二串联回路，第五开关K5的一端与第七电阻R7的一端相连接，第六开关K6的一端与第七电阻R7的另一端及第八电阻R8的一端相连接，第七开关K7的一端与第八电阻R8的另一端及第九电阻R9的一端相连接，第八开关K8的一端与第九电阻R9的另一端与第十电阻R10的一端相连接，第九开关K9的一端与第十电阻R10的另一端相连接，第五开关K5的另一端、第六开关K6的另一端、第七开关K7的另一端、第八开关K8的另一端及第九开关K9的另一端相互连接后与比较电路3内的预设电压输入端相连接。

需要说明的是，所述信号采集装置1采集的车速频率信号来自于车辆变速器的输出轴，因此需要对车速进行标定，对于任何根据取自变速器输出轴转速来计算车速的车辆而言，频率与车速Vin及车辆关系为F＝Vin*常数10*变量10；其中，变量10＝后桥/轮胎，与车辆的配置有关，因此为进行车速比较，须进行频率的设定与比较，由于频率比较在模拟电路上难于实现，所以考虑将频率的比较转换为电压的比较来实现，频率电压转换电路2应使得车速与电压Vout成比例关系为Vout＝Vin*常数20，即Vout＝F/(常数10*变量10)*标定参数*常数20，从上式可知，可以通过标定参数可实现该功能，为实现标定参数的设定与调整，需通过打开或关闭标定电路8内相应的开关。例如，对于装置的低门限车速(5-25公里/小时)保护要求，设定电压Vset＝(1～5)*5*常数20；该电压由分压电路及5选1选择开关实现了25公里范围的设定。

为了确保信号的抗干扰性与电源模块的稳定性，信号处理过程中，根据变速器传感器特点、车辆参数及仪表的车速信号类型，确定了车速信号对应的频率信号范围及信号幅值，通过各个元件的调试，电路对于正常的信号能进行放大隔离，对于干扰信号能予以屏蔽衰减，从而保证了比较电路3的正常工作，避免误动作。

相应的，本发明提供了一种基于车速检测的辅助保护方法，包括以下步骤：

1)信号采集装置1采集车辆变速器输出轴的车速频率信号，并将所述车速频率信号输入到频率电压转换电路2中，频率电压转换电路2接收所述车速频率信号，并将所述车速频率信号转换为电压信号，再将所述电压信号输入到比较电路3中；

2)比较电路3接收所述电压信号，并判断所述电压信号是否大于比较电路3内的预设电压值，当电压信号大于或等于比较电路3内的预设电压值时，则产生高电平信号；当所述电压信号小于比较电路3内的预设电压值时，则产生低电平信号，然后将所述高电平信号或低电平信号输入到触发电路4中，当触发电路4接收到所述低电平信号时，则不产生触发信号，当触发电路4接收到所述高电平信号时，则产生触发信号，再将所述触发信号输入到锁存电路5中，锁存电路5对所述触发信号进行锁存，再根据所述触发信号产生控制信号，并将所述控制信号输入到继电器6中，继电器6接收所述控制信号，并根据所述控制信号切断被保护设备7的电源；

3)当给被保护设备7重新供电时，并当比较电路3产生低电平信号时，触发电路4关闭，锁存电路5关闭，被保护设备7正常工作。

Claims (7)

1.一种基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，包括频率电压转换电路(2)、比较电路(3)、触发电路(4)、锁存电路(5)、继电器(6)、用于采集车辆变速器输出轴的车速频率信号的信号采集装置(1)、以及用于提供电源的电源模块，信号采集装置(1)的输出端与频率电压转换电路(2)的输入端相连接，频率电压转换电路(2)的输出端与比较电路(3)的输入端相连接，比较电路(3)的输出端与触发电路(4)的输入端相连接，触发电路(4)的输出端与锁存电路(5)的输入端相连接，锁存电路(5)的输出端与继电器(6)的控制端相连接，继电器(6)与被保护设备(7)串联连接。

2.根据权利要求1所述的基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，还包括用于设置频率电压转换电路(2)内的标定参数的标定电路(8)。

3.根据权利要求2所述的基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，所述标定电路(8)包括第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)及第五电阻(R5)，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)及第五电阻(R5)依次组成了第一串联电路，第一串联电路的一端接地，另一端与频率电压转换电路(2)的标定接口相连接，第一开关(K1)与第二电阻(R2)并联连接，第二开关(K2)与第三电阻(R3)并联连接，第三开关(K3)与第四电阻(R4)并联连接，第四开关(K4)与第五电阻(R5)并联连接。

4.根据权利要求3所述的基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，还包括用于设置比较电路(3)内的预设电压的参数设置输入电路(9)。

5.根据权利要求4所述的基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，所述参数设置输入电路(9)包括第五开关(K5)、第六开关(K6)、第七开关(K7)、第八开关(K8)、第九开关(K9)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)及第十一电阻(R11)，第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)及电源模块依次组成第二串联回路，第五开关(K5)的一端与第七电阻(R7)的一端相连接，第六开关(K6)的一端与第七电阻(R7)的另一端及第八电阻(R8)的一端相连接，第七开关(K7)的一端与第八电阻(R8)的另一端及第九电阻(R9)的一端相连接，第八开关(K8)的一端与第九电阻(R9)的另一端与第十电阻(R10)的一端相连接，第九开关(K9)的一端与第十电阻(R10)的另一端相连接，第五开关(K5)的另一端、第六开关(K6)的另一端、第七开关(K7)的另一端、第八开关(K8)的另一端及第九开关(K9)的另一端相互连接后与比较电路(3)内的预设电压输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的基于车速检测的辅助保护装置，其特征在于，所述电源模块包括保护电路以及用于将车辆上ON挡的电压转换为所需电压的转换电路。

7.一种基于车速检测的辅助保护方法，基于权利要求1所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

1)信号采集装置(1)采集车辆变速器输出轴的车速频率信号，并将所述车速频率信号输入到频率电压转换电路(2)中，频率电压转换电路(2)接收所述车速频率信号，并将所述车速频率信号转换为电压信号，再将所述电压信号输入到比较电路(3)中；

2)比较电路(3)接收所述电压信号，并判断所述电压信号是否大于比较电路(3)内的预设电压值，当电压信号大于或等于比较电路(3)内的预设电压值时，则产生高电平信号；当所述电压信号小于比较电路(3)内的预设电压值时，则产生低电平信号，然后将所述高电平信号或低电平信号输入到触发电路(4)中，当触发电路(4)接收到所述低电平信号时，则不产生触发信号，当触发电路(4)接收到所述高电平信号时，则产生触发信号，再将所述触发信号输入到锁存电路(5)中，锁存电路(5)对所述触发信号进行锁存，再根据所述触发信号产生控制信号，并将所述控制信号输入到继电器(6)中，继电器(6)接收所述控制信号，并根据所述控制信号切断被保护设备(7)的电源；

3)当给被保护设备(7)重新供电时，并当比较电路(3)产生低电平信号时，触发电路(4)关闭，锁存电路(5)关闭，被保护设备(7)正常工作。

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